模型交互（精选9篇）
模型交互 篇1
一、引言
当辅助生产单位间相互提供费用较多时，采用交互分配法进行辅助生产费用分配比直接分配法其结果更为合理。如采用Excel模型进行处理，将极大地减少计算工作量并且不易出错。国内相关研究有不少，如肖琳(2010)探讨了如何运用Excel VBA建立辅助生产费用分配通用模型;王晓霜(2011)探讨了如何利用Excel制作含交互分配法的辅助生产费用分配模型。这些Excel模型能很好解决交互分配法计算较繁琐的问题，但均不能自动显示计算过程，不利于学习交互分配法。本文将探讨如何在Excel中建立交互分配法的教学模型。
二、模型设计
本文以两个辅助生产车间为例探讨一次交互分配法的教学模型设计。例：某企业有供水与运输两个辅助生产车间，某月待分配的辅助生产费用分别为139 200元和95 000元。供水车间提供劳务量共计139 200立方米，其中：运输车间20 000立方米，基本生产车间100 000立方米，企业管理部门10 000立方米，专设销售机构9 200立方米。运输车间提供劳务量共计100 000公里，其中：供水车间2 000公里，基本生产车间40 000公里，企业管理部门10 000公里，专设销售机构48 000公里。要求以一次交互分配法进行辅助生产费用的分配。
本模型设计分为两大部分：已知条件输入模型和计算过程及结果模型。已知条件输入模型主要实现的功能是便于输入相关已知条件以及方便后面的引用。在计算过程及结果模型中，是按教师授课的讲解顺序进行设计，即按交互分配法的两大步骤：先交互分配再对外分配，每次分配结束编制相应的会计分录。
（一）已知条件输入模型设计
已知条件输入模型主要是将已知条件在Excel工作表中恰当地表达，主要实现的功能是方便后面计算过程的引用与自动生成，其次还要求能够方便教师修改输入的已知条件。为此，本模型将待分配辅助生产费用和辅助生产车间劳务供应量设计成两个表格。图1是待分配辅助生产费用输入模型，图2是辅助生产车间劳务供应量输入模型。
如图1所示，设计该表时应注意设置“费用名称”和“费用单位”这两行，设置这两行的目的是为了方便后面计算过程中引用并自动生成相应的单位和分配费用的名称。设计表时，C7、D7单元格设为公式：C7=SUM (C5:C6)、D7=SUM (D5:D6)，其余各单元格均为手工输入相应的数字或文字。
如图2所示，设计辅助生产车间劳务供应量计算公式表时应注意设置第10行即“劳务量单位”这行，其目的也是为了方便后面进行引用并自动生成单位。本表的A11、A12、A13、A14、A15、A16、B9、C9、B17、C17为公式，其余单元格均为手工输入相应的数字或文字。
设计本模型时, A9需绘制斜线, 其方法是:利用Excel“格式”→“单元格”→“边框”选项卡的两个斜线按钮，可以在单元格中画左、右斜线。
特别注意的是，A13、A14、A15、A16应设计为下拉框模式，其目的是“固化”受益单位的名称，以便能在后面计算过程显示时根据“固化”的受益单位自动生成会计科目而不至于出错。方法如下： (1) 选择要设置的单元格，譬如A13单元格; (2) 选择菜单栏的“数据”→“有效性”→出现“数据有效性”弹出窗口; (3) 在“设置”选项中→“有效性条件”→“允许”中选择“序列”→右边的“忽略空值”和“提供下拉菜单”全部打钩→在“来源”下面输入“基本生产车间, 企业管理部门，专设销售机构，在建工程”(不包括双引号，分割符号必须为英文状态半角模式下的“，”)→按“确定”就可以了。再次选择A13单元格，就会出现下拉菜单。 (4) A14、A15、A16单元格的设置。选中A13，点击“复制”，然后在A14、A15、A16分别进行“粘贴”即可。或者选中A13，利用手柄向下拉。
根据以上设计，生成结果如图3所示。
（二）计算过程及结果模型设计
本部分模型要求被设计为能够针对前面不同的辅助生产单位自动生成正确的计算过程和计算结果。本部分模型除了自动引用前面相应的数字与文字外，其余的数字与文字应该是适用于任何形式的辅助生产单位的“通用模型”，所以要求在本部分设计时选取“通用”的文字或数字并进行“固化”。
交互分配法分为两步：第一步将辅助生产费用在辅助生产车间之间进行交互分配，第二步将辅助车间之间交互分配后的辅助生产费用对外分配。本文按这两步进行设计。
1. 辅助生产费用在辅助生产车间之间进行交互分配的模型设计。
本例中，首先设计供水车间向运输车间分配水费的Excel模型，第18至24行输入以下文字或公式，见图4。本部分模型的防错设计是在F19、B20、D20和J20单元格中使用“IF”语句，如果出错，则显示“#REF!”。
按上述建立的Excel模型，其运算结果如图5。然后设计运输车间向供水车间分配运费的Excel模型，第25至30行输入以下文字或公式，见图6。本部分模型的防错设计是在F25、B26、D26和J26单元格中使用“IF”语句，如果出错，则显示“#REF!”。按上述建立的Excel模型，其运算结果如图7。
2. 辅助生产费用对外分配模型设计。
本案例有两个辅助生产车间，故辅助生产费用分别按两个车间对外分配并进行会计处理。
(1)供水车间向辅助生产车间以外的受益单位分配水费。本模块设计时要注意对外分配费用总额的计算公式不能出错，故最好用IF语句，如D33、F33、H33均采用了“IF”语句。第31至39行有关数字、文字及公式输入见图8。按上述建立的Excel模型，其运算结果如图9。
针对供水车间对外分配水费的会计分录设计见图10。第40至45行为相应的文字及公式。需说明的是，由于在前面设计“辅助生产车间劳务供应量表”(图2)时采用了下拉列表方式，所以在此利用“IF”语句就轻松地实现了自动生成会计分录这一功能。
按上述方法建立的Excel模型，运算结果见图11。
(2)运输车间向辅助生产车间以外的受益单位分配运费。按照供水车间向辅助生产车间以外的受益单位分配水费的设计原理，运输车间向辅助生产车间以外的受益单位分配运费设计过程与分配水费模块相同，结果见图12和图13，不再赘述。
摘要：辅助生产费用交互分配法的计算过程较为繁琐, 而利用Excel模型进行处理将变为简便。本文探讨了在Excel中建立辅助生产费用交互分配法的教学模型, 利用该模型能够自动输出计算过程、计算结果和相应的会计分录。
关键词：辅助生产费用,交互分配法,教学模型
参考文献
[1].肖琳.运用Excel VBA建立辅助生产费用分配通用模型.财会月刊, 2010;3
[2].王晓霜.如何利用Excel制作辅助生产费用分配模型.吉林省经济管理干部学院学报, 2011;8
模型交互 篇2
PSM模型(价格敏感测试模型)由Van Westendrop在70年代创建，适合测试新产品/服务的价格，其特点是只考虑价格和质量的权衡，所有价格测试过程完全基于被访者的自然反应，不涉及竞争对手的对比。通过PSM模型，不仅可以得出最优价格，而且可以得出合理的价格区间。
PSM模型应用的前提是，在测试前需要让被访者充分理解产品的概念或定位，并给出一个价格梯度表，其价格范围尽可能涵盖所有可能的价格点，一般而言，最低价格和最高价格，往往要求低于或高出可能的市场价格的三倍以上。
PSM模型的具体操作方法是，询问被访者4个问题，从而得到4个价格：
1、什么样的价格您认为太便宜，以至于怀疑其质量较差，而不会去购买?(最低价格：太便宜)
2、什么样的价格您认为比较便宜，感觉物有所值，会去购买?(较低价格：经济实惠)
3、什么样的价格您认为较高，但仍可接受，会去购买?(较高价格：有点贵)
4、什么样的价格您认为太高，以至于不能接受，肯定会放弃购买?(最高价格：太贵了)
统计分析时，最低价格、较低价格的百分比进行向下累计统计，即认为10元钱便宜的被访者，同样会认为8元钱便宜;最高价格、较高价格的百分比进行向上累计统计，即认为20元钱贵的被访者，同样会认为25元钱贵。这四条累计百分比的价格曲线会交叉在一起，其中“太便宜”和“有点贵”价格曲线的交叉点为价格区间的下限、“经济实惠”和“太贵了”价格曲线的交叉点为价格区间的上限;“太便宜”和“太贵了”价格曲线的交叉点为最优价格;“经济实惠”和“有点贵”价格曲线的交叉点为次优价格。
市场研究公司应用PSM模型时，通常有访问员辅助进行调查，能够较为顺利地进行数据收集。而网络调研问卷是被访者独自填答，若应用PSM模型，应该如何操作呢?如果仍采用传统的操作方式，是否还是适合呢?
笔者从开始，在不同研究项目中应用了PSM模型，对操作方式进行了改进;也借用了PSM模型的研究思路，在类似定价的研究中进行了尝试，现与大家共同讨论可行性。
应用一、量子统计工具的定价研究
量子统计工具上线前，曾采用传统的PSM模型操作方法，进行了调研，当时在题干中说明了量子统计工具的主要功能，并给出了价格梯度1~50元/月，请用户手动填写四个价格。最终计算得到最优价格是10.8元，与产品经理设想的10元/月非常吻合，首次在网络问卷中尝试此方法，得到较好效果。
但处理数据阶段耗费了大量时间，主要是用户手动填写会有很多“意外”发生，集中于用户填写的数字格式不正确(调研问卷系统不完善造成)，比如数字带单位、数字超过给定的范围、数字漏点小数点、大写数字等情况。
由此，开始考虑是否能对PSM模型的操作方式进行改进，以便更适合网络调研。改进的主要方向是将原有的数字填写题改为单选矩阵题，对于选项的设置，尝试了两种形式：单点数值、区间数值。
应用二、卖家对工具套餐的定价研究
调研显示，卖家在卖家服务市场倾向选择使用工具套餐，一方面信任官方的推荐，认为官方会根据工具的应用量、工具的搭配合理性等方面进行研究，推出最适合卖家发展需要的工具套餐;另一方面工具套餐比单个购买这些工具价格要优惠很多，
笔者研究工具套餐的定价时，采用了PSM模型的改进形式，用单选矩阵题收集信息，并且选项采用了单点数值的方式。最终得到结果如下图：
分析可知，工具套餐(包含八个功能)的价格区间在31~47元/月之间，最优价格为40元/月。单点数值的好处是，用户选择时比较容易理解;计算结果时，也能够根据交叉点的位置，确定具体的值。但单点的数值需要恰到好处，否则容易引起偏差，比如用户原本接受的最低价格是15元，而单点设置的数值是10元、20元，这就使得用户无法快速选出符合自己意愿的选项，纠结于“是再降低一下自己的标准，还是提高一下自己的标准”。
应用三、买家对二手笔记本电脑附加联保的定价研究
二手笔记本市场推出附加6个月全国联保服务时，需要对这个售后服务定价，采用了PSM模型的改进形式。
考虑到需要在题干中强调“是对附加服务的价格进行选择”，没有使用单选矩阵题，而是直接采用了四道单选题进行尝试，虽然题目之间在空间上有了距离，缺少了填答思路“环环相扣”的连贯性，但题目的表达更加清晰明确了;选项采用的是区间数值的方式。最终得到结果如下图：
区间数值的好处是，选项覆盖了完整的数据范围;但这种方式得到的结果，会随着区间间距的大小而变化，如果间距较大，可能会产生较大的偏差。所以应用此种方式时，需要考虑如果产生如同间距大小的误差是否可以接受，如果不能接受，则需要缩小间距增加选项，或改换成其它方式。
另外，区间数值的交叉点不易确定具体的值，分析时要格外注意。
此方法得到的答案更强调趋势，对认知用户的价格敏感度提供参考，当要求确定价格的具体数值时，应进一步结合业务的实际需要，产出最终价格。
应用四、买家对促销优惠折扣的接受范围研究
PSM模型只能用于新产品的定价吗?是否可以借用其研究思路对其他类似问题进行研究呢?在研究买家可接受的折扣范围时，笔者借用了PSM模型的研究思路。题目如下：
题干中同样讲述了前提条件“当商品原价是市场价的情况下”，并通过四个类似PSM模型中的问题，采用单选矩阵题，收集4个折扣值。原本这道题目的选项是单点数值，主要预设用户想到折扣的时候，基本会直接从整数折扣考虑，所以单点数值设置成1~9的整数，不会造成用户选择上的纠结。
但问卷定稿时，这道题的选项采用了单点数值与区间数值结合的方式，主要是为了节省题目的展现空间，想让用户更快速地做出选择;同时产品经理也从业务角度出发，提出用户对4、5折、6、7折的区分不会很大。所以，设置选项时将4、5折，6、7折分别合并在一起。最终得到结果如下图：
从结果来看，如此设置并不成功，因为价格上下限的值，正好在区间数值与单点数值之间，如何确定这两个值呢?是3.8~7.7折吗?恐怕不同的分析思路会得到不同的结果。后续如果改进，最好采用1-9的单点数值作为选项，再尝试一次，应该能得到更理想的结果。
小结：
模型交互 篇3
关键词：目标导向型设计；人物角色；交互设计
随着技术的不断发展，数字产品已经与人们的日常生活密不可分，同时数字产品的设计也不再局限于产品的形式和功能，而是将注意力集中到更为复杂的用户行为上。世界交互设计领域知名专家艾伦·库伯（Alan Cooper）提出了目标导向设计的方法，它以用户为中心，充分地发掘并满足用户的目标和动机。目标不同于任务或者行动，它是所期望的最终情况，任务和行动只是有助于达到目标的中间步骤。因此为了帮助设计人员充分理解用户的需求和动机，“用户角色”被引入该方法中。用户角色是在人种学调查收集到的实际用户行为数据的基础上形成的综合原型。
1 目标导向型设计理论
随着体验经济的迅速发展，提供个性化的产品和服务成为应对体验经济的基本方法。体验经济的个体化特征验证了心理学家马斯洛的“需求层析理论”，唐纳德·A·诺曼在《情感化设计》一书中也提出了产品设计必须考虑的三个不同层次的认知和情感处理过程——本能、行为和反思。在目标导向设计的交互设计实践中，这三个层面的情感和认知模型分别对应着人物角色的体验目标、最终目标和人生目标。一方面，体验经济的发展推动了各行各业关注用户的体验；另一方面，用户的个性化意识增强，他们主动参与到信息服务中去，通过持续的交互体验表达内心的需求，从而获得满意的个性化服务。
1.1 目标导向设计
目标导向设计是关注用户目标的一种交互设计方法。它针对用户行为进行设计，旨在处理并满足用户的目标和动机。当用户通过数字产品进行交互时，设计师除了需要注重形式和美学规则以外，更要关注合理的行为设计来实现并满足用户期望的目标。这样设计的产品的行为和形式能够支持和促进用户的行为，并帮助使用者达到用户目标。目标导向设计要求充分理解用户目标，同时基于用户目标建立用户模型用以定义用户的具体需求，然后以用户需求来指导产品的交互设计。
在数字化产品的设计中，艾伦·库伯（Alan Cooper）提出的目标导向设计是一种面向用户行为的交互设计方法。交互设计所要完成的目标包括可用性目标、用户体验目标。其中“用户体验”是指用户使用产品的过程中整体的感觉是否良好。用户体验的目标与可用性的目的不尽相同，后者更为客观，前者主要关心的是用户如何从自己的角度体验交互式的产品，而不是偏重于从产品的角度来评价系统有多有效。可用性的范畴比用户体验窄，它聚焦于完成任务。相反，用户体验是外观呈现、功能组合、系统性能和交互行为等因素的综合结果。总的来说，在数字产品、系统与用户交互的过程中，除了要达到可用性目标中的功能的满足外，还要具备令人愉悦、富有美感、有启发性等特点，为消费者带来更多情感上的需求满足。
同时，提高用户体验是我们的设计目标。用户体验作为新的核心竞争力运用在网络营销实践中，是技术创新形态正在发生转变的体现，以用户为中心的思想越来越受到重视。
1.2 目标导向设计中用户模型的剖析
经济学家用创造出来的模型来描述市场行为，同物理学家用创造出来的模型来描述粒子行为一样，在研究用户之后创建的关于描述用户的模型，是交互设计中最重要的环节，这就是“用户模型”。
艾伦·库伯（Alan Cooper）创建的用户模型理论使产品模拟真实存在的用户，并通过创建典型的人物角色来代表消费产品的不同目标用户群，并且将人物角色作为开发产品过程中有效的沟通工具，让研究用户的结果和需求始终通过人物角色这个鲜活的用户原型传递给设计人员和开发人员，以确保最终的数字产品符合用户的认知心理，来引导用户对产品系统有正确的操作行为。同许多模型一样，用户模型是建立在认真观察现实生活的基础上。人物模型的主要数据来自人种学研究、情境调查或者其他类似的与实际用户和潜在用户的对话和观察的数据。开发出的一个良好的人物模型，几乎每个方面都能够在用户言行中找到依据。创建人物模型不是要创建一般性的用户，而是创建在确定范围内最具有典型性和确定性的行为模式。数字产品必须适应用户行为、态度和能力等，因此设计者要明确指定与产品相关的一组人物模型。
1.3 构建目标导向型用户模型
1.3.1 构建用户模型前期的用户研究
用户研究是目标导向设计的第一步，用户研究是了解用户需求的必不可少的环节，更是随后创建人物角色的重要理论依据和信息源泉。创建用户模型的前提是了解产品的目标用户群的认知心理、行为特征和情感表达。因此，构建用户模型的第一步是调研用户，以调研的真实数据和分析来提炼人物角色的每一个属性。用户研究则包含了定性研究和定量研究。
（1）用户定性研究：用户定性研究能帮助我们挖掘并获得产品潜在的用户行为、态度，同时将要设计的产品中包含的功能以及使用情境的感受记录下来。研究方法主要包括用户访谈、用户观察等。用户访谈法是指研究人员通过与访谈对象的口头交流来了解用户的真实愿望、态度和动机。用户观察法指的是研究人员在用户真实的生活、工作环境中，观察用户的行为方式得来的真实数据。因此在建立实际的项目用户模型的过程中应该根据项目的需求和用户的特点来合理运用和选择定性的研究方法。
（2）用户定量研究：定量研究设计的主要方法有调查法、相关法和实验法。定量研究与定性研究是社会科学领域两种对立的研究范式，兩者在研究目标、对象及方法上都存在着明显的区别。定量研究着重事物“量”的方面；定性研究着重事物“质”的方面。定量研究依据的主要是调查得到的现实资料数据，定性研究依据的则是大量历史事实和生活经验材料。在交互产品设计中我们主要是以问卷调查的方式作为主要的定量研究方法，量化用户模式的行为因素。同时问卷调查又包含结构式问卷和非结构式问卷，结构式问卷限定了用户回答问题的范围，利于后期定量分析和整理数据，非结构式的问卷没有限定用户回答问题的范围，用户可以根据自己的理解和需求进行回答，能够收集更广泛的用户意见。在具体的问卷研究工作中可以将结构式问题和非结构式问题结合起来制定问卷。基于目标导向的用户模型以人物角色为载体进行表达。人物角色可以从对产品的用户和潜在用户的访谈、观察和问卷以及观察到的模式中推导出来，然而创建人物角色的过程同样需要和前期研究一样详细的分析和创造性的综合工作。
1.3.2 创建目标导向设计中用户模型的具体步骤
目标导向设计方法融合了多学科的研究方法，这种方法是能够满足用户的需求和目标的同时，又能满足技术需求的解决方案。这个过程主要分为五个阶段：用户调研、建模、需求分析、框架构建、优化。
（1）用户调研。用户调研阶段的主要任务是获得有关产品潜在用户和设计用户的定型数据，以便接下来用这些数据构建用户模型。这个阶段的工作还包括研究竞争产品，研究和分析整个行业市场和品牌战略，以及访谈产品的开发人员和产品所属领域的专家。从而最终获取用户的行为、目标和设计观点。
（2）建立模型。为了能更好地理解或更形象化地表达在调研阶段所发现的有关用户之间，用户、社会和环境之间，以及用户和我们希望设计的产品之间的一些显著特性，我们需要构建用户模型，他们在整个设计过程中代表着真实存在的人群。因此人物角色都集成了目标、态度、动机、环境、使用习惯等信息。用户角色在描述场景的设计方法里起关键作用，它能够在功能框架定义阶段用于挖掘生产产品的基本需求定义以及潜在的需求；同时，它也可以在数字产品优化阶段提供反馈。为了全面生动地构建出人物角色模型，从虚拟人物角色的姓名开始，选择合适的人物角色照片来加深对人物角色的理解。然后用一两个人格特征来精确地描述用户的特征，并综合出不同行为模式下用户群的目标。用户群目标的识别是通过观察每一人物角色的行为内容推导出来的，行为的内容包括用户动机和用户对目标导向的问题的回答等相关内容。
（3）需求定义。需求定义阶段旨在确定人物角色有哪些具体的功能性需求，他们完成目标必须访问哪些信息。这个阶段采用基于脚本提纲（scenarios）的设计方法，从人物角色使用产品的日常生活开始，描述产品与用户的接触点，到持续定义不断深化具体细节。需求定义的过程就是平衡设计时需要考虑用户需求、产品的功能需求和技术需求的过程。
（4）框架搭建。由具体的用户需求定义数据和功能性需求后，按照交互设计的原则，把它们转化成设計元素；将他们组织成设计草图和描述成具体的行为，从而得到产品的交互框架。当交互框架浮现出来，视觉设计师便开始着手创建一些视觉元素框架，同时通过设计品牌属性和整体界面结构来开发出有关版面、色彩等视觉上的总体风格。
（5）优化细节。优化阶段需要更多地关注框架阶段未完成的细节。这个阶段是使设计变为更具体的形式的阶段，各个部分的尺寸、图标，以及细化的视觉元素等是否能够充分满足用户的视觉感受。目标导向的交互设计方法以用户为中心，关注用户目标，通过调研获得产品的实际和潜在用户的定性数据，并在此基础上综合得到用户角色，然后平衡用户角色的需求和技术需求，得到产品的需求定义。最后按照交互设计的原则和模式把需求定义阶段获得的数据和用户的功能需求转变为设计元素，从而得到产品的行为分析报告，再对产品的形式和行为进行优化，这就是目标导向设计所提供的设计过程和框架。
2 结语
目标导向型的交互设计中构建用户模型有助于帮助设计人员深刻理解产品的目标用户的需求，有助于将目标用户的观点和行为融入开发产品的过程中。通过前期定性和定量的用户研究和构建具体的人物角色的步骤能够构建出真实有效的人物角色模型，人物角色作为用户模型让前期大量而繁琐的用户数据变得有意义。它为后期通过人物角色来设计情景获取用户的需求，以及最终定义交互框架具有重大的意义，有助于设计师设计出与用户的知识和需求相匹配的正确产品。
参考文献：
[1]Alan Cooper，Robert Reimann，David Cronin.About Face3交互设计精髓[M].刘松涛，等，译.北京：电子工业出版社，2013.
[2]Donald·A·Norman.情感化设计[M].付秋芳，程进三，译.北京：电子工业出版社，2005.
模型交互 篇4
计量经济学在经济学科中的地位日益提高, 成为了一种实证研究或经验研究中不可缺少的工具。随着现代数据采集技术的提高, 出现了越来越多的用于经济科学研究的数据库。一方面, 这为计量经济学的发展提供了现实基础, 另一方面, 数据结构复杂程度的提高也要求计量经济学方法论的新发展, 能够对复杂的大数据集提供合适的建模和估计方法。面板数据模型就是针对于时间序列与横截面混合数据进行建模和估计的一种计量经济学方法, 面板数据模型克服了横截面模型和时间序列模型的一些缺陷, 是现在计量经济学理论与应用研究的一个重要研究方向, 其中交互效应面板数据模型又是近年来面板数据模型的一个重要的发展, 属于计量经济学的前沿研究领域。
二、面板数据模型的不足之处
面板数据模型尽管与时间序列或横截面模型相比具有巨大的优势, 但面板数据模型本身也还是存在一些不足之处, 其中经典面板数据模型中个体效应与时间效应的引入方式就存在可以改进的地方。经典的面板数据模型分为静态面板数据模型与动态面板数据模型。静态面板数据模型就是在解释变量中没有包含被解释变量的滞后项, 这是面板数据模型的早期模型设定形式。以前因为面板数据集的数据采集时间比较短, 面板数据集的数据结构只能以短面板的形式存在。所以由于样本的限制, 很难观测变量的动态调整过程。静态面板数据模型中又分为固定效应模型与随机效应模型。固定效应模型简单来说就是将观测个体的异质性以虚拟变量的形式引入进模型, 将隐形的个体差异显性化从而消除解释变量的内生性, 经典的估计方法包括组内离差估计法与LSDV估计 (虚拟变量最小二乘估计) , 在数学上可以证明组内离差估计与LSDV估计实际上是等价的, 只是LSDV估计结果包含的信息更丰富一些, 能够估计出各个观测个体的个体差异。随机效应模型就是假定了个体效应与时间效应跟解释变量没有内在的联系, 个体差异与时间上的差异是随机出现的。在这样的假定下, 随机效应模型的解释变量没有内生性的问题, OLS (最小二乘估计) 仍然是一致的, 但却不是最有效的, 这是因为随机效应模型的随机扰动项由两部分构成:随机误差扰动项与个体效应或时间效应扰动项, 显然模型的扰动项的方差会更大一些。针对这种情况, 要想得到更有效的估计量, 就只能用FGLS (可行广义最小二乘法) , 即先对模型做一个广义差分变换, 然后再用OLS进行估计。动态面板模型是后来出现的一种模型设定形式, 因为面板数据采集的时间跨度越来越长, 出现了大量长面板的面板数据集, 这样就可以观测变量的持续性和平稳性。平稳性问题要求对面板数据进行面板单位根检验, 持续性的问题要求构建动态面板数据模型。动态面板模型的设定就是往解释变量中引入被解释变量的滞后项, 这样通过滞后项的估计系数就可以测度被解释变量的动态变化性质。例如, 在通货膨胀的动态面板模型中, 滞后项一般可以解释成为通胀的适应性预期, 而滞后项的估计系数可以解释为人们的通胀预期如何影响当期的通胀水平, 这样的建模思路也与经济理论是一致的, 因为根据修正的菲利普斯曲线, 预期对通胀有显著的影响。尽管经典的面板数据模型从模型的设定与参数的估计都有了比较成熟的理论, 但无论是静态面板数据模型还是动态面板数据模型, 个体效应与时间效应的引入方式都是加法效应的引入形式;这种引入形式尽管比较简单, 给模型的参数估计带来了方便, 但却是与现实情况不相吻合的。具体来说, 可以将时间效应看做一个不随个体变化的时间序列数据, 从这样的角度来看, 时间效应就是各个个体面临的一个共同冲击, 但加法形式的引入形式就是默认了每个个体对于这个共同冲击做出了相同的反应, 这显然是与经济常识相违背的。例如, 在分析我国的通货膨胀时, 如果采用的数据是省级面板数据, 则时间效应可以看作是影响各个省通货膨胀的一个共同冲击。比如利率就是一个这样的共同冲击, 利率是由央行调节的, 每个省只能被动的接受给定的利率水平, 因此利率对于各个省份的通货膨胀而言就是一个共同冲击, 显然从经济常识来看, 各个省份的通胀对于利率变化的冲击反应应该是不一样的, 有的省份通胀可能对于利率冲击反应敏感, 有的省份可能反应相对迟钝。但是如果用加法形式的面板数据模型来建模, 也就默认了各个省份通胀对于共同因子冲击的反应是一样的, 因此通常在实证研究中被广泛采用的面板数据模型实际上是存在设定偏误的, 这样的模型设定偏误一个方面是可能造成参数估计的非一致性, 另一个方面是可能会遗漏掉一些重要的信息。
三、交互效应面板数据模型的优势与估计方法
针对于上面提到的面板数据模型存在的不足之处, Bai (2009) 提出了交互效应静态面板数据模型, 简单来说就是将时间效应与个体效应以乘法的形式引入。时间效应仍然可以视为各个个体面临的共同冲击, 而个体效应可以看作每个观测个体对于共同冲击的不同反应。这样对于前面的省级通胀的研究例案例来说, 利率仍然还是各省面临的共同因子冲击, 但交互效应面板数据模型能够估计出每个省对于利率冲击的不同反应。这样的模型设定一方面与现实更加吻合, 减少模型设定偏误;另一方面, 交互效应面板数据模型的估计结果包含更多的信息, 研究结论也更具针对性。例如, 如能估计出利率对于各省通胀的不同影响, 则通胀的调控就更具有针对性, 能够根据各个省的具体情况区别对待。
Bai (2010) 在静态面板数据的基础上进一步提出了交互效应的动态面板数据模型。尽管交互效应动态面板数据模型与交互效应静态面板数据模型只有一字之差, 但交互效应动态面板数据模型的参数估计却变得非常困难。在动态面板数据模型中, 无论个体效应是固定效应还是随机效应, 固定效应的LSDV和随机效应的GLS估计都是有偏的并且非一致的。其原因在于, 动态面板数据模型存在固有的内生性问题。传统的动态面板数据模型的参数估计方法分为三种:差分GMM、水平GMM以及系统GMM。Anderson和Hsiao (1981) 提出了差分GMM, 估计思想是首先将动态面板模型做一阶差分, 然后用被解释变量的高阶水平滞后项作为被解释变量差分滞后项的工具变量进行估计, 差分GMM克服了动态面板模型的内生性问题, 得到了一致估计量。Arellano和Bover (1995) 提出了水平GMM, 其估计思路正好与差分GMM是相反的, 是用被解释变量的差分滞后项作为水平滞后项的工具变量进行估计, 从而消除解释变量的内生性问题。Blundell和Bond (1998) 将差分GMM与水平GMM结合在一起, 将差分方程与水平方程作为一个方程系统进行估计, 称为系统GMM。系统GMM的优势是一个方面提高了估计的效率, 另一方面是可以估计不随时间变化的变量系数。但这三种估计方法都要求随机扰动项具有序列无关的假定。这样的假定在交互效应动态面板模型变得很难成立, 因为Bai (2009、2010) 的估计思路是通过对模型的一个正交投影变换消除掉共同因子, 然后再对不含共同因子的模型做参数估计。这在交互效应静态面板数据模型中是可行的, 但在交互效应动态面板模型中, 这样的估计方法是很难保证估计的一致性。因为在对模型进行正交投影变换时, 实际上也对随机扰动项进行了正交投影变换, 那么经过变换后的扰动项一般会产生序列相关, 这样就会导致传统的动态面板估计方法全都失效。目前对于这个估计难题, 有的采用非线性工具变量估计、有的采用基于仿真的极大似然估计方法进行估计, 这些估计方法都属于计量经济学方法论的前沿研究领域, 是当前的热点研究问题。
四、结论
交互效应面板数据模型是计量经济学领域近年来流行起来的一个新的研究方向, 尽管其理论较为复杂, 但该方法是对传统面板数据模型的一次比较大的拓展, 有其重要的理论价值和广泛的应用前景。特别是针对于我国经济学的研究现状, 绝大部分计量经济学研究都停留在实证分析的研究层面, 而在实证研究中, 越来越多的学者采用面板数据模型作为研究工具。因此, 引入这样与现实情况更为吻合的模型具有重要的意义。
摘要：本文从计量经济学的发展演化历程介绍了计量经济学的一个新的发展方向:交互效应面板数据模型。并且从经典面板数据研究方法的不足之处出发, 指出了这种交互效应面板数据模型在理论与应用研究中的重要性。
关键词：计量经济学,面板数据模型,交互效应
参考文献
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[4]Arellano, M.and O.Bover.Another Look at Instrumental Variable Estimation of Error Components Models[J].Journal of Econometrics, 1995 (68) .
模型交互 篇5
2007年,Tim Berners-Lee提出了Web的三个发展方向,即“Web可以通过各种网络和不同设备来访问”,“Web应用将会在人类社会变得更加普及”[1]。随着今日网络环境的变化,如2009年1月3G牌照在中国发放[2],以及出售移动应用的在线软件商店模式流行,使得这种预见正变成现实。因此在移动平台上部署Web应用成为一种趋势。
当前移动平台上的Web信息交互方式主要有两种,一种是利用手机浏览器,如国内的优视动景推出的UCWEB系列;另一种是利用Web service技术。出于安全性考虑,浏览器一般不能操作手机的底层数据,比如用户的通信录、地理位置等信息。因此限制了基于浏览器的Web应用的社交特性和使用范围。使用Web Service技术是实现交互的较好方案,具有客户端访问权限大、Web服务功能单一、效率高等优势。本文在后者基础上提出了面向移动平台的Web信息交互模型。该模型可以快捷、高效地完成Web服务器与移动设备的交互,如智能手机、PDA、laptop等。
模型总体上可分为三层:网络通信层、网络服务代理层和信息表现层,如图1所示。分层设计具有层与层之间耦合度低、各层逻辑可复用等优势。
1 网络通信层
1.1 主要作用
该层主要实现智能设备与服务提供商之间的通信,即实现了HTTP协议在移动设备上的封装,形成一个可供模型上层使用的通信模块。
1.2 该层实现所面对的问题及解决方案
由于移动设备具有低带宽、社交网络内容具有隐私性等特点,该层所面对的问题主要有以下三个方面:
1.2.1 网络数据传输量的大小不一
针对简单的文本类型数据,如操作指令、评论内容等,使用HTTP中的GET或者POST方式直接封装成HTTP协议数据包传输。
针对复杂的、大量的流媒体类型数据,如图片、音频、视频等,使用二进制流的方式传输。
1.2.2 通信方式各异
网络通信有异步、同步两种方式,模型采用了委托模式实现了异步传输回调机制。它的优势在于,允许开发者通过委托类自定义当网络数据传输成功、失败、到达等行为发生时,移动应用执行的特定回调函数,而不用一直等待传输的完成,比同步传输更加高效和灵活,可以使用户有更好的使用体验。但某些情况下同步传输也是需要的,比如得到用户授权的过程就比较适合发起同步请求,待用户授权后才开始继续下面的请求。
1.2.3 网络分发内容具有隐私性
在使用API的过程中,不可避免的要遇到授权问题,常用的授权手段主要有两种方式:一是基于用户名和密码的体系,这种方式需要用户向第三方开发者暴露用户名和密码,安全性不高;另外一种是基于OAUTH[3]协议的开放授权认证体系,该协议已经获得各大互联网公司的普便认可和实现,可见其安全性还是有保证的。本文结合当前Web平台授权方式的使用习惯以及未来发展趋势,在模型中仅引入了基于OAUTH协议的授权方式。实现描述请参见1.3节。
1.3 认证模块
OAUTH认证实现的过程就是客户端和OAUTH服务提供商交互的过程,本节主要分析了OAUTH的关键URL以及认证流程。
1.3.1 OAUTH认证中的三个关键URL
1) 获取未经用户授权的TOKEN(令牌)
该URL的作用是获取用户授权TOKEN,同样也使得第三方应用程序必须接受服务提供商的验证,确保应用程序的安全性。如https://www.google.com/accounts/OAuthGetRequestToken。
2) 获取用户授权的TOKEN
服务商提供登录页面供用户授权,如https://www.google.com/accounts/OAuthAuthorizeToken。
3) 以用户授权TOKEN换取ACCESS TOKEN
该ACCESS TOKEN是第三方应用程序访问的通行证,可用来操作用户的受保护资源,一般情况下,该TOKEN是一个用户对应一个,可以保存供下次使用。如https://www.google.com/accounts/OAuthGetAccessToken。
1.3.2 OAUTH认证的流程图
1.4 实 现
1.4.1 OFHttpClient类
完成的具体的底层网络通信功能。类图如图3所示。
1.4.2 OFHttpClientDelegate接口
定义了异步网络通信的回调函数集合,网络传输完成后,实现该接口的类进行数据存储以及异常处理。
1.4.3 OFHttpClient类
实现客户端OAUTH认证的功能模块。描述详见1.3节。
1.5 该层实现流程图
2 网络服务代理层
2.1 主要作用
将远程服务本地化,即通过代理类将远程资源API调用转换为本地函数调用。该层的实现涉及到高效的服务器资源设计以及客户端代理的实现。
2.2 开放服务器端的资源
模型没有使用基于SOAP协议的Web service,而是采取了符合REST[4]风格的、面向资源的Web服务架构。REST风格由Roy T. Fielding定义,它强调组件之间要有一个统一的接口[4];在面向资源的架构中,请求的内容信息包含在URI中。可以这样简单比喻这两者的结合,前者提供方法(GET、POST、PUT、DELETE等标准的HTTP方法),后者提供方法的参数。
2.2.1 REST风格的特征
在文献[4]中已经很全面地说明了REST风格的软件框架,因此本文并不赘述REST的全部风格,而是分析模型所依赖的部分REST风格的特征:
1) 服务器响应的请求方法不是像“getSomeObjects”一样的自定义方法,而是标准的、在HTTP协议中良好定义的方法,如GET、PUT等。由于当前网络服务提供的多样性,这样的方法定义就简化了客户端的实现,使得通用客户端成为可能。这也是简化模型第一层实现的基础——仅需实现GET、PUT等方法。
2) 有效的、简单的缓存实现机制,这是HTTP协议本身支持的,不再需要其他额外的、甚至有时候是复杂的配置,比如SOAP协议需要附加的机制来实现缓存。无线网络的主要弊端就是带宽小,尽管随着3G的应用,问题得到了进一步的缓解,但是带宽无论什么时候都是宝贵的资源,缓存机制的引入对于移动设备的应用可说是必须的。
3) REST方法的返回值都是标准化的、独立于平台的,他们由HTTP协议中定义的响应码,以及请求内容的XML、JSON表示组成。同样的原因——服务以及服务提供商的多样性,使得标准化的响应表示更有利于服务之间的连接,模型第三层所推荐的服务应用之一——MASHUP[5]正是依赖这一特性,请参见3.1节描述。
2.2.2 面向资源的框架
该框架是基于REST风格衍生出来的一种设计理念,它依赖于HTTP设计的初衷——HTTP方法操作的都是资源,Web上的每样东西都需要用URI来描述。综合各种对“资源”的定义,本文认为,资源就是服务想要对外提供的东西,可以是一个数据库表、一个文档、一个action甚至是一个算法的最后结果。
在面向资源的框架中,最重要的部分在于设计合理的、符合REST接口类型的资源表示。它遵循如下的设计原则:
1) 所有的服务都是以资源的方式暴露的,包括像上传一张图片这样的动作行为。
2) 各种资源之间尽可能地做到松散耦合。
例如,针对一个图片分享服务的资源设计如表1所示。
2.3 服务的客户端代理实现数据结构
因特网上服务具有多样化的特点,同样客户端设备也具有多样化的特点,因此没有一个适用于各种平台的特定服务API的实现。但是,本文结合在各种主要手机平台(IPHONE、SYMBIAN、Windows Mobile等)上实现FLICKR客户端的经验,整理出一套较为通用的实现流程,可以减轻用户构造客户端的负担。
2.3.1 CONTEXT类
该类的主要作用是在客户端上记录远程服务分配给移动应用的上下文基本信息,比如用于针对用户访问授权用的KEY、SECRET、授权后获得TOKEN以及该服务提供的所有API的入口地址(URI)等。这相当于该移动应用在服务提供商的注册信息。
2.3.2 REQUEST类
该类是模型实现的HTTP通信子层的实例,用来完成真正的URI请求。针对两种类型的数据传输,模型提供了不同的方法实现:
1) 文本类型的GET、POST、PUT、DELETE方法,方法原型如下所示:
performMethod:(NSString*)strMethodName methodType:(NSUInteger)iType withArgument:(CInArg)objArgument{}
2) 流媒体类型的POST方法,该方法从上传的媒体数据源创建一个输入流(InputStream),然后设置HTTP协议的Head部分,比如将“Content-Type”设置为“image/jpg”或者“binary”等,再将该输入流设置为HTTP协议的Body部分,最后发起异步传输请求。
2.3.3 CONTEXT类以及REQUEST类交互的数据结构
2.3.4 XMLParser、JSONParser类
用于XML文件或者JSON文件的构建、解析,是该模型的主要辅助类。由于该类用途广泛且有很多的开源实现,因此本文不再赘述。
2.3.5 附加资源
由服务提供商的说明文档提供,可以使用配置文件引入,无需特定数据结构。
1) API的endpoints——即特定服务API的URI;
2) 以及服务提供商确定的数据响应格式,常用的有XML和JSON两种类型。
2.4 实现的流程图
2.5 实现的困难和解决方案
2.5.1 服务器响应异步请求
一般情况下,异步请求操作都会持续较长时间,且如果客户端的数量较多,比如千万级,并都保持连接,那会消耗掉所有的服务器资源。模型中采纳了SUN公司的Cloud API工作组提出的一种符合REST的解决方案,该方案正在持续改进中且有望成为标准。从总体上考虑,该方案由三部分组成[6]:
1) 为每个异步操作创建对应的HTTP资源类型——状态码资源,它用来表示该操作的完成进度,可以通过向客户端和服务器协商好的URI发送GET请求获得该状态码的资源表示,借此判断操作是否完成;
2) 服务器接收到异步请求后立即向客户端返回HTTP协议的201响应码,表示操作已经开始,同时初始化1)中描述的状态码资源,并将其作为响应的“body”部分;
3) 方案定义了类似“WebHook”的回调机制,一旦操作完成,服务器会通过协商好的回调URI通知客户端。
2.5.2 与传统的基于SOAP协议的Web Service对比
传统的Web Service调用称之为RPC风格;另外一种就是REST风格。后者更适合移动应用程序,原因如下:
1)完成同样的功能,从交互的数据量对比上,REST实现更少,因此,REST实现的数据传输速率就更快。这里有一组对比数据,见表2,完成的任务是,分别使用AMAZON提供的REST和SOAP接口从其服务器上获得所有有关“Harry Potter”的书籍信息。
2) REST仅使用HTTP协议,这样移动平台上的客户端程序的实现复杂度就会降低。这对于移动设备宝贵的CPU资源也是有利的。
综上,从带宽、计算资源等方面考虑REST比SOAP更适于提供针对移动设备的服务。
2.5.3 代理类的动态实现
随着互联网上服务数量的增加,由人工从服务提供商提供的文档转换为本地API调用会带来很大的负担。文献[7]提出来一种动态的、异步的调用Web服务的框架,它的主要原理是定义一整套独立于特定服务的消息机制,开发者使用的是该框架内已定义的消息类型,之后由框架负责将该消息类型转变到针对特定服务的请求。由于SOAP和REST风格的不同,该框架解析特定请求的方式也不同,针对SOAP请求,使用的是WSDL解析器,而对REST请求是从特定的REST请求实例中得到的规则之后,再解析其他类似请求。因此,该框架对REST请求的解析还存在局限性。随着REST优势的显现,也有许多互联网公司提出了针对REST服务的描述语言,即Web应用程序描述语言(WADL),它类似于SOAP使用的WSDL。当前已经有这样的在线服务如:REST Describe[8]。但是,由于WADL只能对以XML格式表示的资源进行描述以及外界质疑WADL本身的必要性,因此WADL还没有得到权威组织的认可,距离标准化还有一段路要走。
3 信息表现层
模型选择MASHUP作为信息表现的方式,组合从模型第二层所获得服务数据。
3.1 移动MASHUP
3.1.1 MASHUP的定义
在wiki上,MASHUP定义为从多个外部数据源组合数据或者服务形成新服务的Web网页或者应用程序。它和OPEN API——本文第二层描述的服务提供方式,具有天生的关联性。
3.1.2 选择MASHUP的意义
1) MASHUP从本质上符合REST规范,这与本文的第二层选择的API服务提供体系结构相符,因此MASHUP具有了REST的优势,适合部署在移动平台上的应用。
2) MASHUP是移动设备自身服务接入Web服务的有效方式,比如GPS信息服务与Google Maps服务的MASHUP。
3.1.3 情景举例
用户A的手机查询Facebook上的好友B的生日信息,以及B在Amazon上购物计划清单信息,便可以在用户A经过销售这些物品的商店时通知他,然后A可以经过网上送货服务转交给B。这个场景完全具有可行性,但是没有哪一个服务商可以独立地做到。而MASHUP正好可以适应这种生活趋势。
3.2 研究现状以及未来的挑战
MASHUP在2007年兴起之后,至今已经发展较为成熟,并且也已经出现了可视化的MASHUP制作工具,如Google Mashup Editor、Yahoo Pipes!等。但是,移动MASHUP尚有许多挑战,如可视化的移动MASHUP工具、语义信息的使用以及社会化挑战等[9]。
4 模型应用举例
模型的一个应用实例是iPhone native应用Thingstodo-opentodo,该应用程序已经在应用商店出售(http://www.appstorehq.com/thingstodo-opentodo-iphone-29366/app/buy?ref=search.appcraver.com)。主要功能是,用户随时地添加日程,设置提醒时间等特性后(如图6所示),通过指定URL(http://65.232.1.70/opentodo/task)以POST方式上传到Web服务器。服务器会在设定的时间到达时通知日程指定的接受用户群,从而完成日程分配。同时,接受用户通过特定的URL(http://65.232.1.70/opentodo/username)以GET方式获得日程,从而完成日程的下载。该应用的后期版本支持了Google日历同步功能,利用Google Calendar API实现了Web服务器和Google服务器的交互,获得约5000份的下载量,充分展现了MASHUP的优势。
5 结 论
模型完成了服务提供者和资源消费者之间的连接,本质上与浏览器有着类似的功能,但有更大的灵活性,更适应于移动设备专一的业务需求,以及未来Web用户对服务的可定制化要求。从国内外各大SNS网站,如Google、Facebook、Flickr等,所提供的手机客户端应用程序来看,其中的设计理念都与本文的模型较为类似。在同一个平台上,实现模型的一、三层之后就很容易复用以前的代码,这会大大减小开发者的工作量,加快应用的开发。
摘要：随着移动时代的来临,Web上的信息交互平台开始由浏览器转向移动客户端。信息的可定制化以及可交互性是移动Web应用所面临的问题,通过对整个Web信息的交互过程进行抽象,提出了三层信息交互模型。第一层实现了移动客户端上的通信模块,向上层提供了标准的HTTP操作接口。第二层调用API与服务器通信,服务器借用RESTFUL API的方式对外提供资源。第三层使用MASHUP方式展现客户端集成的服务。整个模型提供了针对移动平台部署服务、获取服务以及展现服务的快速解决方案。
关键词：移动平台,信息交互,RESTFUL API,移动MASHUP
参考文献
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模型交互 篇6
永磁同步电动机由于结构简单、损耗小、效率高、可靠性好等一系列优点, 被广泛应用于国防、工业、农业和日常生活等方面。然而常用的测量电机的机械转速传感器一方面限制了使用场所和降低了系统可靠性, 另一方面增加了成本的投入。永磁同步电机无速度传感器控制策略的使用, 减小了电机体积、降低了成本、提高了系统的可靠性, 使它在各领域中得到了广泛应用。
目前, 无速度传感器永磁同步电机控制系统成为国内外的热门研究课题。文献[1]利用基本电磁关系估算转子速度, 这种方法计算简单, 动态响应快, 但存在对电机参数的依赖性高和低速时误差较大等问题。文献[2]仅需电机电压和电流值即可估算转子速度, 但在暂态和低速时定子电压的测量精度严重影响估算精度。文献[3-4]提出了基于观测器的转子速度估算方法, 这类方法易受电机参数以及负载变化的影响, 且存在模型和计算复杂等问题。文献[5]通过给电机注入高频电流, 并检测电机电流的响应值来获取转子的速度信息, 该法适用于零速和低速时的估算, 但注入的高频信号对电机的正常运行有一定的影响。文献[6]研究了扩展卡尔曼滤波器估算方法, 尽管该法能获得较准确的转子速度, 但仍然存在模型复杂, 计算量大等不足。
1989年首次由Schauder C.提出基于模型参考自适应转速的辨识方法[7,8], 该方法的状态和速度的渐近收敛性由Lyapunov方程和Popov超稳定性理论保证, 同时具有算法简单和抗干扰性好等优点, 自从该法诞生以来, 越来越受到人们的广泛关注[8,9,10,11,12,13,14]。但这些研究由于未考虑定子电阻的变化对速度参数辨识精度的影响, 特别在环境温度发生较大变化时, 将会引起定子电阻的急剧变化, 造成了较大的辨识误差。为了解决这一问题, 本文提出了带定子电阻估算的交互式模型参考自适应系统 (MRAS) 的转子速度辨识方法。经仿真与实验研究, 证明了所提出新方法的可靠性和可行性。
2 PMSM数学模型及矢量控制系统结构
本文沿用理想电机模型的一系列假设, 经推导可得到PMSM在d-q坐标系中的数学模型如下:
定子绕组电压方程:
定子绕组磁链方程:
电磁转矩方程:
电机转子的机械运动方程:
式中:Rs为定子电枢相电阻;Ld, Lq为定子绕组的d, q轴电感;ud, uq为定子绕组的d, q轴电压;id, iq为定子绕组的d, q轴电流;Ψd, Ψq为定子d, q轴的磁链;Ψr为转子永磁体产生的磁链;pn为转子极对数;ω为转子电角速度;Te为电磁转矩;TL为负载转矩;J为转子转动惯量;B为阻尼系数。
矢量控制是对电机定子电流值或电压值采样后经过坐标变换以实现其相位和幅值的同时控制。在式 (3) 中, 若励磁磁链和直、交轴电感确定, 则控制id, iq就可控制永磁同步电机的转矩。对于表贴式PMSM有Ld=Lq, 同时为了简化控制策略令id=0, 此时的矢量控制系统框图如图1所示。
3 基于交互式MRAS的速度和定子电阻参数辨识
3.1 交互式MRAS理论
模型参考自适应系统 (MRAS) 辨识的主要思想是把含有待辨识参数的方程作为可调模型、不含待辨识参数的方程作为参考模型, 2个模型具有相同的物理输出量。利用2个模型输出量的差值, 根据合适的自适应律实时调整可调模型的待辨识参数, 以达到控制对象的输出跟踪模型的目的。如果把原来的可调模型当作参考模型、参考模型当作可调模型来实现另一个待辨识参数的辨识, 这就构成了交互式模型参考自适应系统。
3.2 基于反电动势模型的交互式MRAS参数辨识
在静止的α-β坐标系下, 定子绕组中基于电压回路和磁链分别有如下平衡方程式[10]:
式中:Ls为d, q坐标系中的定子电感;Ke为反电动势常数, Ke=Ψr;Ψα, Ψβ为α, β轴的磁链;ω=dθ/dt, θ为转子角度位置。
把式 (5) 、式 (6) 改写成如下方程:
式中: 为基于电压回路模型反电动势的估计值; 为基于磁链模型反电动势的估计值; 为估算的定子电阻; 为估算的转子角速度。
3.2.1 Popov超稳定性理论
根据Popov超稳定性理论可将原模型参考自适应系统变成由前馈及反馈2个方程组成的等价非线性时变反馈系统 (见图2) 。
当前馈线性部分的传递函数为正实 (或严格正实) , 且非线性反馈环节满足 时 (γ20是一有限正常数) , 闭环系统是全局超稳定的 (或渐近稳定的) 。
此时可求得待辨识参数的自适应算法为
式中: 为待辨识参数;Kp, Ki分别为比例、积分系数;τ为积分变量;ε为广义误差。
3.2.2 转速辨识
可以看出在式 (7) 中不包含待辨识转速 , 而式 (8) 中包含待辨识转速 。应用MRAS理论辨识方法, 以式 (7) 为参考模型、式 (8) 为可调模型, 根据Popov超稳定性理论, 可以求得转速 的自适应算法为
其模型方框图如图3所示。
3.2.3 定子电阻辨识
由于参考模型式 (7) 中仍包含定子电阻Rs, 定子电阻容易受电机运行时温度变化而产生变化, 这将造成实际转速与辨识转速之间的误差。若交互式地将式 (8) 作为参考模型、式 (7) 作为可调模型即可构成一个定子电阻Rs的在线辨识系统。该系统假设在短时间间隔内速度保持恒定, 速度给定保持不变, 则转速辨识可被短时间关断, 同时2个模型交换作用, 其误差驱动另一个自适应装置进行定子电阻辨识, 使 收敛于实际值并更新Rs值。根据Popov超稳定性理论, 可以求得转速 的自适应算法为
其模型方框图如图4所示。
由于式 (7) 和式 (8) 2个模型在转速辨识和定子电阻辨识时作用是相互切换的, 因而称之为交互式MRAS参数辨识。
4 仿真比较
将以上交互式模型参考自适应方法用于矢量控制中, 构成无速度传感器永磁同步电机的矢量控制系统。在Matlab 7.8.0.347/Simulink环境下构建仿真模型, 模型中电动机的参数为:定子电阻Rs=0.86Ω, 交轴电感Lq=0.011 3H, 直轴电感Ld=0.011 3H, 转子磁链Ψr=0.205Wb, 极对数np=4, 转动惯量J=0.005 245kg·m2。
假设电机给定的转速是1 500r/min, 电机空载启动, 5s时突加6N·m负载, 为了比较有定子电阻在线辨识和无定子电阻在线辨识对转子转速辨识的影响, 分别对这两种情况进行了1s的仿真。
图5显示了在0.5s时给电机加上6N·m的负载波形;图6和图7分别给出了电机在运行状态下的电磁转矩和定子三相电流的仿真波形;定子电阻Rs在电机运行时变化的辨识曲线如图8所示;图9则分别给出了未在线辨识定子电阻和在线辨识定子电阻情况下转子转速估计与给定转速比较的仿真波形图。从图9中可以看出, 采用交互式MRAS方法进行定子电阻辨识后的转速观测结果十分接近实际的转速值, 而且辨识后定子电阻的转速估计曲线比未辨识定子电阻的转速估计曲线的超调要小、更能收敛于实际给定的速度、对于负载发生变化的动态响应也要好些。
从图9可以看出, 由于定子电阻的变化及时在定子电压回路模型中得到了反映, 使得矢量控制系统的性能表现良好。
5 实验比较
以Microchip公司生产的dspic30f6010A为控制芯片搭建了永磁同步电动机矢量控制系统, 并编写交互式模型参考自适应的参数辨识软件模块。实验电机参数跟仿真所用的电动机参数一样, 由于实验过程中很难制造出电动机负载瞬间变化的条件, 这里给出电机空载时的实验波形, 如图10、图11所示。根据比较可以看出, 在线辨识了定子电阻的估计转速波动小、更能够准确地追踪速度指令, 并与之保持一致。
6 结论
本文基于MRAS理论, 应用交互式模型参考自适应提出了一种永磁同步电动机参数的在线辨识方法, 通过参考模型和可调模型的互换, 实现对定子电阻和转速的同时辨识, 从而改善了速度辨识效果。仿真和实验结果证明了该方案的有效性。
模型交互 篇7
1. TPACK内涵及现状
TPACK(整合技术的学科教学法知识)由技术(T)、教学法(P)、内容(C)三个核心元素相互交叉而形成,包括TK、CK、PK、TPK、TCK、PCK、TPACK七个元素。由于核心元素是不断变化的,所以当其中某个元素发生变化时,教师需要根据具体情境,利用技术手段维持并重建三者间的动态平衡。
TPACK在国外教师教育与教育技术学界受到广泛关注[1],被认为是21世纪教师的知识框架,同时也为教师专业化发展提供了新的思路。近几年,很多学者也从不同角度促进了TPACK的发展。国内TPACK的研究相对较晚、成果较少,但现在也越来越受研究者的青睐,研究范围也在不断扩展。其中,教师教育领域的研究最多,尤其是师范生的教育,大致可分为概念研究、教师教育研究、实践应用研究三大类。也有学者构建了基于中小学科学教师的COIR模式,并进行了定性验证。但目前TPACK在在职教师教育中的应用还比较少。基于以上基础,笔者采用设计研究思想,对在职教师TPACK发展模式进行了构建,并运用定量与定性相结合的方式进行验证,以期能促进教师TPACK水平的提升。
2.TPACK与教师发展
教师TPACK是技术知识、内容知识、教学法知识和关于学习、情境构建知识的融合体,对当前我国教师教育技术能力的培养和教师专业化发展的研究具有重要意义。[2]教师专业化发展要求教师在教学、研究能力方面不断提升,这是一个持续、不断深化的过程。在信息化时代的学科教学中,TPK是教师运用软硬件技术进行教学设计的知识和能力,PCK是教师进行学科教学的知识和策略,TCK是应用学科的教学资源知识和能力;TPCK不仅包含教师教学相关的知识和能力的培养,也对教师信息化素养的培养、职业道德修养的提高和科学研究能力的提升有促进作用。因而,教师TPACK知识的不断提升,能促进教师的专业化持续发展,深化教育教学改革。
●交互白板对TPACK发展的支持
1. 交互白板技术
交互白板(IWB)作为计算机的一种输入输出设备,它融合了计算机技术、微电子技术和电子通信技术,并成为人机、人际和认知多重交互的智能型学习平台,为师生信息交流和情感交互搭建了可视化的教学环境。[3]相关研究表明,交互白板技术能够增强教学展示、提升学生的积极性和改善学习效果[4],由于完善的多重交互、强大的教学功能、丰富的学科素材、高效的资源预设与生成、便利的协同可视化情境创设、及时反馈评价等优势,其在课堂教学中发挥出越来越重要的作用,同时为教师教研及专业化发展提供了便利。
2.运用IWB促进TPACK发展的优势
(1)集成交互技术,促进生成性教学
教师使用IWB进行课堂教学,需要熟练使用IWB的各项功能,这就从技术的角度对教师的操作技能和信息化教学技能提出了要求。另外,从TK角度看,也有助于促进教师TPACK的发展。交互白板教学是由师生不断交互、不断修改课堂预设的过程,可产生比常规教学更多的生成性资源。交互功能带来的生成性教学,从多个角度对教师TPACK的整体发展提供了极大的条件支持和提升空间。
(2)整合优质资源,丰富教学内容
由于教学工具的独特性,基于交互白板的课堂教学与传统课堂和多媒体课堂均有所不同,发挥交互白板独特的教学优势,有助于实现优质资源的共享和交流。动态化的学习内容、优质化的课堂资源、社会化的资源管理,使得教师对所教学科的内容知识及其应用有了较大的丰富和提升,也促进了教师TPACK的发展。交互白板的教学,有利于情境的创设、知识的建构,使得教学相长,有助于完善教师的知识结构,促进教师的专业化成长。
(3)适应多种教学模式,实现多样化教学
在传统课堂或一般多媒体课堂中,教师主要采取以传授为主的教学模式,教学方法相对单一,学生缺乏兴趣和主动性。而21世纪的课堂越来越倾向于提高教师的教育技术应用能力。[5]IWB作为一种现代教育技术手段,可以创设激发学生兴趣和求知欲的活动场景,适应多种教学模式和方法,教师在教学过程中可及时调整教学策略,通过板书、互动等行为,使学生有效参与教学,实现传统媒体教学的本质,促进传统教学与创新教学的有效结合。因此,TK的应用也极大促进了教师PCK应用能力的提升,实现了教师TPACK持续发展,促进了教学的多样化、信息化。
●提升教师TPACK的PDIR模型
1.第一轮设计研究
设计(第1周):笔者访谈和课堂观察不同学科的多位教师,对在职教师的教学、科研情况进行了解。在巩固TPACK理论和强化交互白板技术的基础上,设计了教育干预(PDIR),其由TPACK准备(Preparation)、示范观摩(Demonstration)、教学实施(Implementation)、TPACK革新(Reformation)四个阶段组成。
实施(第2~4周):选取所在学校的十位物理教师进行实践探索,实践地点是在一个拥有交互白板整套设备和一台高性能计算机的多媒体研讨室。为了保证研究的科学性,笔者邀请了一位物理课程论和交互白板应用研究的专家,进行基于交互白板的教学示范展示。按照模型,首先,由一位教师介绍交互白板的功能、TPACK等;其次,由专家进行IWB课堂教学示范展示;再次,每位教师选择一个主题单元,在完成课堂教学设计后进行真正课堂中的实践教学,并录制视频;最后,教师利用IWB视频回放功能,对录制的课堂视频进行评价、反思总结。
评价(第5周):为每位成员建立电子学档,主要记录反思、IWB功能的使用情况等,选择的主题内容有单元及其教学策略设计、教学方案的设计及录制的视频等。基于电子学档的评价,实质上是一种过程性评价和真实性评价。[6]另外,设计了用于测量教师TPACK的前后测试问卷。不同阶段问卷的题型类似、难易程度相当。采用教师自评估形式,即教师根据自身情况,对照题干并做出“完全不同意”(1分)到“完全同意”(5分)的5级程度的选择,并在此基础上进行编码、计算、统计,题目具有较高的可信度。问卷的问题涉及TPACK的七个元素,每个元素2题,共70分。在实施前完成前测,在此阶段完成一测,并汇总结果。
完善(第6周):虽然取得了一定的实践效果,但仍存在一些问题。例如,教师在实践中呈现一定的盲目性、目的不明确,这主要是由于实践过程划分不详细、可操作性有待加强、主题内容不突出、缺乏一定的互动交流等。笔者提出了细化操作流程、突出内容单元、加强交流反馈等完善措施。
2. 第二轮设计研究
设计(第7周):针对第一轮存在问题和完善措施,笔者对初始干预措施进行了修改优化(如图1),对初始模型中的四个阶段进行细化,增强可操作性。在强化主题内容和IWB技术的同时,加入反思记录、交流与评价环节等。在实践中,交互白板对整个模型的顺利实施及实施效果起着至关重要的作用,强化了IWB技术的支持。另外,PDIR是一个迭代循环的过程,前一轮的TPACK革新,也是新一轮TPACK准备的基础。
实施(第8~10周):为减少其他因素的干扰,本轮研究对象、实施环境等仍保持一致。首先,对参与的教师进行TPACK理论介绍,并让教师进行思考、交流与讨论,在此基础上,确定教学主题单元、进行交互白板技术的强化练习,这些内容通常在传统教学中是难以实施的。其次,小组成员观看有经验教师的示范教学,并针对存在问题或发展建议,进行交流评论。再次,录制教师教学。在实施前,教师应先针对主题教学单元,选择合适的教学策略与方法,进行教学方案的设计与预设,准备教学相关的素材。最后,小组成员对回放视频实施评价、反思总结,提出改进建议。在该轮实践中,教师对TPACK有了更深入的了解,基本能熟练使用交互白板,这对提升TPACK起到了极大的促进作用。
评价(第11周):此次评价仍采用电子学档与量表相结合的方式。但不同的是,在原有的基础上,强化了教师的反思记录和整体性评价。在模型的每个实施环节结束时,笔者都会在电子学档中记录教师的反思情况。完成二测后,汇总测试结果。
完善(第12周):经过此轮前期环节的实践,教师的TPACK得到了明显提升。教师实践的目的明确、主题突出、针对性强,但个别地方仍有待完善,如互动交流环节中教师的主动性不高、教学实施的效率低等。研究者发现影响教师实施教学效率较低的原因是其利用信息技术搜索资源、进行信息化教学设计的能力较为欠缺,因此提出利用讲座的形式来提升他们的主动性、积极性和教学实施效率的完善措施。
3.第三轮设计研究
设计(第13周):针对提出的完善措施,笔者对教学实施环节进行了强化。在示范教学环节实施时,进行一些信息化资源获取与教学设计方面知识的补充,完成了促进教师TPACK发展的PDIR模型的构建。
实施(第14~16周):邀请一位教育技术专家进行专题讲座,介绍信息化资源获取与处理方法及信息化教学设计的实施,为第三环节教学实施的策略设计、素材准备等夯实基础。
评价(第17周):发现教师教学积极性和实施教学的效率有了提升,他们提出的问题也从原来的某一个因素,逐渐向“如何高效地整合技术、教学法、内容知识”靠拢。教师的反思记录中出现TPK、TCK、PCK、TPCK元素的频率有所提高,TPACK意识和素养有了提升,完成记录和三测并汇总。
完善(第18周):通过对量表和电子学档情况进行汇总分析,基本构建了PDIR模型,可在此境脉大规模使用或者向类似境脉中进行推广。
●研究分析及讨论
1.量表分析
量表测试结果汇总如上表,为便于比较各个元素在三轮研究中的提升情况,笔者绘制了折线图(如图2)。
由图2可知,每个阶段的测试结果相比之前均有一定的提升,且不同阶段各元素提升幅度有所不同。一测中提升最明显的元素是TPCK和TK。一方面,由于IWB技术的练习使用,促进了教师技术的提升,但此时技术仍未融入到教师课堂教学中,暂未与教学法、内容知识达到有效的结合;另一方面,对TPACK理论的了解和认识,教师TPCK有了较大提升。在第二轮中,研究者细化了操作流程、突出了内容单元,使二测时TCK、TPCK、PK有了较大提升。针对第二轮中存在问题及提出的完善措施,信息技术搜索资源和信息化教学设计的能力提升了,并使第三轮中TCK、PCK、TPCK的水平再次提升。四个阶段中提升均相对明显的是TPCK,但其值也是同比之下最低的,究其原因是教师之前缺乏TPACK相关理论知识,当补充了相关的知识并进行实践操作之后,教师TPACK整体水平有了明显提升。
此外,TPACK反映了教师的整体水平,在每一轮实施后均有大幅度提升,一方面说明每一轮的完善措施都是影响教师TPACK提升的因素,另一方面也说明教师的TPACK水平还有很大的挖掘价值和提升空间。
2.电子学档分析
从电子学档的记录内容来看,教师使用IWB不仅作为教学工具来分享他们的主题内容知识,增强了学生的理解,同时也作为交流工具来完善人机、人际的交互。大多数教师认为IWB可以有助于他们完成在传统课堂中难以实施的抽象内容和教学策略,促进了TPACK的整合。在实践过程中,由于交互白板能进行形象化、情境化和有效化展示[7],师生的教与学激情也得到了提升。有教师在教学之余,针对交互白板进行了物理课堂及实验教学的研究,促进了教研能力和水平的提升。
3. 研究结果及讨论
从分析可以看出,整合IWB的PDIR模型能够提升教师TPACK的能力和水平,夯实教师的技术、教学法、内容知识,增强专业化发展意识,真正促进了在职教师TPACK的发展。通过实践也可以得出,IWB对教师的TPACK发展具有一定的推动作用。但构建教师TPACK发展模型,在更大范围内及新的类似境脉中使用情况如何,仍需进一步实践。
本研究通过三轮设计研究构建了基于IWB的教师TPACK发展模型,能够有效提升TPACK水平,为在职教师的TPACK发展提供了一个实践案例。但由于在职教师在实践过程中会受到先前教学经历和经验的影响,而且工作繁重、闲暇时间少,很难全身心投入实践等问题,所以本研究仍存在一些不足之处。但随着交互白板在教育教学中的广泛使用,其势必会成为促进教师TPACK发展的一个利器。
参考文献
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模型交互 篇8
决策模型是对决策过程中的数据分析和数据处理过程的抽象和模拟,是真实决策系统的映像。[3]对应决策过程中定性和定量分析,决策模型也分为结构化模型和非结构化模型。[6]对应不同类型决策,二者所含的比重不一样。
战略决策是一种所需信息支持量大,信息支持方式多样化,决策过程无法很好的结构化建模的一类决策。其决策过程是一个以定性判断为主、定性与定量分析相结合的过程,人是这个过程的主体。这些特点导致战略决策支持系统中非结构化模型所占比重很大。针对具体问题的非结构化的模型的重复建设给决策支持系统的建设带来了很大的不便。我们发现战略决策的具体问题有可能不同,但是从过程角度来看,针对具体问题的决策过程却有很大的相似点。
战略决策由一系列过程构成,其中每个过程又是一个决策问题,这些决策问题依然可以描述为一个过程。这些决策过程既有结构化的,也有非结构化的。我们对其中非结构化的决策过程中的共性部分进行研究,从过程的角度统一了模型的视图,建立了过程模型。通过过程模型的建立,我们将人引入决策支持系统,用来处理非结构化部分的问题,通过人机不断的研讨,最终实现战略决策方案的优化。
1 单元模型定义
战略决策是一个决策目标不断分解和聚合的过程。在战略决策过程中,针对具体的决策问题,我们所需的决策支持信息是不同的。但是,战略决策是由一系列过程组成,每一个过程可以描述成一个决策问题,每一个决策问题又可以描述成为一系列过程。这样,一个战略决策最终会被描述成为一个过程的集合。
在对决策过程的分解中,我们将根据决策需求分解出来的最小决策单元称之为模型单元。我们可以得出模型单元的主要几个属性:
(1)模型单元具有相对性。模型单元的划分是一个相对概念,是根据决策者的需求而定的。处于这种分解最底层的模型单元一般来说都是无法再分解或者没有必要再分解的决策问题。对一个决策者来说,一个模型单元可能是模型单元,而对于另外的一个具有不同知识结构的决策者来说,未必就是模型单元。
(2)模型单元的独立性。模型单元是为了解决决策问题而建立的一个模型主体,其主要功能是为了解决具体的决策子问题,其内部计算模型一旦建成之后将是一个封闭的“包”,其与外界的信息交互只能通过相应的接口。这样,通过规范化的模型接口,计算主体获得了相应的驱动数据。在对输入不断的计算过程中,模型实现了状态的不断变迁并得到相应的计算结果。结果通过输出接口输入到下一个模型单元,驱动模型队列继续运行下去。
(3)模型单元的执行其实质是一个指针队列的执行。模型单元的执行过程是通过一系列的指针串联起来的。所以每个原子单元除了模型的计算主体之外还有两个指针单元,一个存储着当前模型单元的位置,另一个存储着下一个模型单元的位置。位置是由决策者来制定的。决策者可以根据决策需要,调整决策的顺序。相对应于模型单元队列,指针的改变则反映了这种调整。人们可以把几个常用的模型单元组合连接成一个整体,以实现一个更高层的特定功能,建设成为一个更高级的模型单元。也可以将对于一个决策问题的分解队列通过指针引入到决策的模型队列中去。通过不断的组合分解,以适应不同层次决策者的需求。
(4)模型单元内部的人机交互由模型单元驱动,而单元之间的人机交互由环境驱动。人机交互根据模型与环境分离的思想主要也分成两部分——人与模型的交互和人与环境的交互。人与模型的交互主要集中在对于模型单元运行的控制领域,不涉及模型单元内部信息。而人与模型的交互,则主要根据模型对人的信息需求,由模型向人发出请求,由人来进行数据或操作的选择和执行。
2 面向过程的人机研讨模型单元
人机交互是一种将社会学、行为学、心理学、计算机学、平面设计等学科结合在一起的,对于一个动态过程的描述。[7]交互过程是一个人和计算机之间不断的请求和应答的一个过程,是一个对人的心理和行为研究的过程。交互设计所解决的问题已经不仅是人如何更好地去控制和使用产品,而是产品如何从用户中获取信息,理解用户的意图,从而为达到用户的意图而找出一个最适当的途径和方法。前者是产品的可用性问题,我们已经从人机工程学上找到了合适的解决方法,后者还需要我们去探索和研究。
战略决策过程中存在大量的人机交互,交互是人机双方相互索取信息需求,相互理解对方意图的过程。这种理解途径在于对决策知识的“商讨”。人机双方在讨论的过程中不断发掘对方需求,提出建议。但是,无论何种“商讨”,计算机都不具有决定权,所有的决定权都取决于决策者,计算机所能做的就是不断提供建议或者信息。
一个单元模型可以分为两部分:一部分是反映决策内容具体属性的。这一部分反映模型单元的特性,是与决策具体内容息息相关的,我们称之为私有属性。私有属性包含了在解决决策具体问题过程中所出现的状态和行为,是不可通用的。另一部分是脱离决策的具体内容的,是在任何决策单元中都会遇到的一些属性。这些过程是脱离了具体的决策内容的,我们称之为通用属性。这样,一个模型单元就可以描述为:
模型单元=私有属性+通用属性
私有属性是决策者针对具体决策问题所研究的内容,不同的决策内容,其具体特点是不一样的。我们将从过程的角度研究模型的通用属性,并通过对通用属性的研究来提高对战略决策模型的认识,使之更加符合战略决策特点的需要。
决策可以描述成为一个个的过程单元,通用的过程体现了模型的通用属性。对于一个过程的触发和结束都要依据过程之前的状态和依据状态所采取的行为。同时,在交互过程中,又存在行为的发起和响应。所以,我们可以尝试用状态、行为和触发关系来描述过程。
对于一个模型来说,我们将执行过程中出现的状态主要分为两类:一类是数据交互状态,另一类是知识交互状态。决策过程中的行为主要有三类:信息输入、信息输出和工具调用。这三种行为对应于不同的状态,都有不同的具体含义。相对于模型来说,行为又分为主动和被动。主动主要用来描述模型对人发出信息,等待人的应答。而被动则是模型接收人发出的信息,然后做出的响应。在交互过程中,人的输入/输出和模型的输出/输入是一个对应的逆过程,我们只要定义一组输入/输出即可将人和模型的交互接口统一起来。
这样,我们得到人机交互研讨过程行为集的表述:
这里,S是模型交互状态,Sd是数据交互状态,Sk是知识交互状态;A则是模型行为集,Ai表示输入,Ao表示输出,At表示工具调用;T表示触发关系,Ta表示模型主动触发,Tp表示模型被动触发;
这样,人机交互研讨的行为集就可以表述成为S、A、T的笛卡尔乘积。集合中的每一个元素解释如下:
SdAiTa:模型自动从数据库等外界数据存储设备调入执行所需数据来驱动模型;
SdAiTp:模型通过获取决策者输入的数据来驱动模型;
SdAoTa:模型将计算结果保存到存储介质中去;
SdAoTp:决策者指定模型提供所需数据;
SdAtTa:模型运算过程中调用辅助工具计算相应的数据;
SdAtTp:决策者调用相应的辅助工具来计算得到相应的数据;
SkAiTa:模型主动调用相应的知识;
SkAiTp:决策者利用自己的知识来设置决策过程;
SkAoTa:模型在运行到某一决策点的时候,自动匹配并输出与之相关的知识,供决策者参考。
SkAoTp:决策者根据自己的知识结构,向系统提出相应的知识需求;
SkAtTa:模型调用相应的工具来获取相应的知识;
SkAtTp:决策者调用相应的工具来获取所需知识。
3 一个简单的例子
我们从一个比较简单的决策过程来说明这种过程,图1是一个决策过程示意图:
步骤1的过程:SdAoTp。决策者向模型输入决策目标。
步骤2的过程:SkAiTa或SkAtTa。利用SkAiTa过程,模型对决策目标进行匹配,并在知识库中调取相关的知识主动提供给决策者参考。在知识库中的知识不足以满足需求的时候可以利用SkAtTa过程,通过调用检索工具匹配相关知识。
步骤3的过程:SkAiTp→SdAiTp。我们选择是决策者根据自己的需求引导决策流程,而不依据知识库里的标准流程。这样,决策者就指定下一决策单元的位置数据给模型。通过位置数据的传输将两个模型连接起来。
步骤4的过程:SkAtTa→SdAiTp→SdAiTp。决策者在决策过程中遇到自己不能肯定的数据时,调用辅助计算工具算出自己所需要的数据,再通过SdAiTp过程将辅助工具得出的数据输入到模型中去,驱动模型运行。然后再次利用SdAiTp过程,将下一个模型单元的位置数据输入到模型中连接模型。
这样,不断通过决策者的主观判断,结合知识库中的知识和辅助工具的调用,决策者和模型相互提供信息,相互“研讨”,形成不断进行决策的过程。
步骤n的过程:SkAoTa→SdAoTa经过与模型反复的商讨,模型最终得出结论提供给决策者。同时,将得出的结论和决策过程保存起来作为对知识库的补充,以备以后的决策者参考和借鉴。
需要说明的是,在决策的每一个环节,所面临的情况会有所不同。例如工具的调用,可以是利用关联检索工具,也可以是专家连线等辅助工具。具体情况可以通过对于过程的不断细分来描述。但是,无论怎么分,其根本的原则就是过程要具有独立性,不能和任何决策内容牵扯上关系。否则,这种过程的分解就没有任何意义。
将每一个过程的单元细化到一定粒度并将之实现,那么在决策过程的人机交互过程中,我们可以很方便的组建各种研讨过程,以增加系统建设的灵活性和决策的随机性,更好的适应战略决策的需求。
4 小结
本文从战略决策支持系统的特点出发,提出了将战略决策模型和运行环境分离,统一了模型库。文章将人机交互研讨的思想引入了系统,并根据模型和模型运行环境的各自功能特点,提出了相应的人际研讨模型。这样,整个系统在战略决策过程中,充分体现了人的主导作用和人的主观能动性。同时借助于计算机提供的海量信息和各种辅助工具,将定性和定量决策相结合,更好的适应了战略决策的需求。
摘要：文章介绍了人机交互研讨模型的概念和功能。在定性、定量相结合的战略决策支持系统中,通过设计人机交互研讨模型,规范化人机交互模式,将决策者与决策支持系统有机结合起来,在统一的过程模型视图下,以信息服务方式为决策者的定性判断提供支持,同时将人的决策引入支持系统。
关键词：决策支持系统,战略决策,决策模型,人机交互
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网络三维交互式虚拟模型库的构建 篇9
关键词：交互,动态,虚拟模型库,CAD软件
0引言
机械制图是工科类各专业的一门重要的技术基础课,为了扩展学生的思维,教学中普遍采用多媒体课件授课[1],但课件中的动画演示过程不能随心所欲地按照授课者或学习者的要求控制,无法实现交互操作,限制了动画的演示效果。另外,一般的动画格式文件占用的空间较大,网上传输较慢,不便于浏览,而网络化教学在教改中势在必行[2]。
针对以上问题,笔者以Cult3D网络虚拟软件为平台,借助其他三维建模软件和动画制作软件,创建网络虚拟模型库,从而实现了网络化教学。通过Cult3dDesigner软件完成操作者与动画间的交互,使学习者通过控制浏览器可以从任意角度观察模型的外形,也可以利用动画的剖切和拆卸模型,观察其内部结构及部件的装配关系,从而达到类似真实模型的使用效果[3,4]。
1虚拟模型库的创建
1.1 虚拟模型库的设计
利用Cult3D平台制作的交互动画模型库包括了机械制图学习的所有模型,其组织结构如图1所示。
1.2 虚拟模型的创建
Cult3D本身不具有三维建模的功能,需要利用其他三维设计软件完成建模。通过了解,3DMax是目前使用较多的三维建模和动画制作软件,软件安装有对应的Cult3D插件,可以完成3DMax 模型与Cult3D 模型文件的数据交换,因此,我们主要采用3DMax作为模型创建和格式转化的工具。
通过对课程内容的分析,将需要完成的模型分为两大类:简单模型和复杂模型。
(1) 简单模型的制作:
对于此类模型,可以利用3DMax直接建模,如内容中的投影法、点线面和投影变换等。
(2) 复杂模型的制作:
此类模型,直接利用3DMax建模比较困难。可以首先利用其他三维设计软件(如AutoCAD、SolidWorks和Pro/Engineer)建模,然后利用3DMax软件进行数据转化[5]。如内容中的机件表达方法、零件图和装配图部分的模型。
1.3 动画仿真的制作方法
模型的动画制作包括简单的基本体、通过叠加和切割构成的组合体、表现机件的外形和内部结构的表达方法以及部件的装配关系。
基本体的动画制作比较简单,只要把建好的模型导入Cult3dDesigner软件,利用事件、对象、行为和动作等表达模型,实现模型的旋转、移动和缩放效果。
对于组合体和表达方法部分的模型,需要演示切割、组合和隐藏等效果。未切割时的基本形体如图2所示,实现最终的模型要切去的部分比较多,如果在Cult3dDesigner中制作,按照实际一步一步地来进行切割和产生动画比较困难。我们可以在制作动画时,先在其他三维建模软件中完成所有模型的建模(包括切割去的部分),然后利用3DMax完成数据转换,在3DMax的动画场景中,将所有模型无缝拼接在一起,从外观看上去像一个整体,如图3所示。接下来,通过设定关键帧完成所需要的动画设置,如在制作切除效果时便可以移动被切去的模型或利用隐藏完成切割,实现视觉上的效果,这样制作比较方便。
2动态与交互功能的设计与实现
2.1 Cult3D三维模型场景的制作
一个完整的三维场景包括几何体模型结构、材质、纹理贴图、灯光、摄像机和动画。利用Cult3D的事件、对象、行为、表达式和动作等来分层表达模型关系,从而实现当鼠标点击模型后出现各种效果。制作流程如图4所示。
将模型导入Cult3D后,对其进行动画设置,从而实现旋转、移动和缩放等交互操作动作。对于不能直接完成的一些交互设计,可以利用Java语言编译,生成class文件,在Cult3D 里添加Java程序完成交互设计[6]。
2.2 机件表达方法的交互设计
图5演示了全剖的形成过程,源状态如图左边所示,利用鼠标点击模型上的触发点,剖切平面动态由上而下将模型剖开,并且动态隐藏前半部分。图6是半剖的动态演示过程,与全剖类似,只是动态隐藏了上边右半部分或右前半部分。
2.3 标准件和常用件的交互设计
齿轮是机械传动中广泛使用的传动零件,它可以用来传递动力,改变转速和方向。图7演示了圆柱齿轮、锥齿轮和蜗轮蜗杆的传动过程。利用鼠标点击模型上的触发点,即可演示各自的传动特点。
2.4 装配图的动态拆装设计
通过部件拆装过程的动画演示,可使我们了解部件的功能、性能、工作运动情况、结构特点、零件间的装配关系和拆装方法等。部件的整个拆装过程不仅要具有动态性、交互性和逻辑控制性,而且要符合实际的工艺要求。因而在动作设计中要进行相应处理,具体的动画设计思想是,用激活事件或解除激活事件控制每一个模型的拆卸或安装,用时间线控制动作的先后次序,用视点切换控制最佳的观察方位。通过预设视点列表实现视点的自动切换,在需要切换视点时,将视点列表中的相应视点与当前视点绑定(设定摄像机的参数为列表中的相应视点)[7]。图8为球阀工作原理动画截图,图9为球阀的拆装效果截图。
3利用网页搭建动态交互模型库平台
为了便于虚拟模型库的管理和浏览,虚拟模型库的主页以模型的轴测图展示。首先在3DMax软件中显示出要展示的模型最终效果,然后调整模型显示的轴测图位置,用截图软件截取模型图片,要求所有截图的格式和大小一致,以便于调整。
利用Dreamweaver软件进行主界面编辑,在网页上构建虚拟展厅。对上面截取的模型图片进行整理,将Cult3dDesigner中制作的CO文件插入到网页中。利用Dreamweaver设计模型库的导航界面,当鼠标点击相应的内容时即可进入模型缩略图展示页面,再次点击相应的鼠标,由于缩略图链接到相应虚拟模型文件,即可打开虚拟模型。由于在IE中浏览文件需要安装Cult3D_IE相关插件,因此网页中要设置提醒浏览者安装插件的提示文字,并提供所需的插件。图10为模型库的主界面。
4结论
基于网络的交互式虚拟模型库,以动态、交互的形式演示空间模型,使教授者和学习者可以根据主观要求控制和操作浏览器,使用者与动画间完成交互,实现了从任意角度观察模型的外形,也可以动态地展示模型的剖切和拆装,达到了真实模型的使用效果。激发了学生的学习兴趣,提高了教学质量,推进了网络教学的发展。
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